集中供热热水网路设计论文供热外网

1、集中供热热水管网设计专业班：建筑环境与设备工程班摘要随着科学技术的飞速发展和人们生活舒适意识的不断变化，我国建筑环境与设备工程专业所面临的挑战也在不断上升。在绿色环保节能的基础上，人性化、智能化、超舒适的生活环境日益成为建环新的发展方向。当然，下部结构决定上部结构，要达到更高的层次，就要从基础做起。与以往的分散供热系统相比，集中供热系统具有热源容量大、热效率高、省力、占地面积小等优点，已成为我国快速发展的城市供暖方式1 。热力系统由热源、热网和热用户三部分组成。本设计是针对某师范院校的集中供暖热水管网设计。因此，设计可以从这三个部分展开。热源：主要管网为市政供水；二级网为火力发电站。热网：主网

2、采用管沟支管形式；二次网络采用直埋支路形式。热门用户：学校教室、宿舍、办公室、实验室等，均为低层建筑。当前乃至未来，能源短缺将成为制约中国经济发展的重要因素，已被世界公认为普遍存在的问题。供热工程设计应从增加能源和减少开支的角度出发，因地制宜确定能源综合利用的供热方案。同时，考虑到我国的特殊国情，充分考虑建设资金短缺等实际困难，在确定设计方案时力求降低成本，做到“高质量、低质量”。价格” 。关键词：热负荷；区域供热；水力计算；操作规程；补偿器；保温； Mathcad目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421614591 摘要 PAGEREF _Toc42161

3、4591 h 1 HYPERLINK l _Toc421614593 第1章引言 PAGEREF _Toc421614593 h 1 HYPERLINK l _Toc421614594 1.1概述 PAGEREF _Toc421614594 h 1 HYPERLINK l _Toc421614595 1.2设计目的及意义 PAGEREF _Toc421614595 h 1 HYPERLINK l _Toc421614596 1.2.1设计目的 PAGEREF _Toc421614596 h 1 HYPERLINK l _Toc421614597 1.2.2设计意义 PAGEREF _Toc42

4、1614597 h 1 HYPERLINK l _Toc421614598 1.3自然地理概述 PAGEREF _Toc421614598 h 2 HYPERLINK l _Toc421614599 1.4项目概述 PAGEREF _Toc421614599 h 2 HYPERLINK l _Toc421614600 第2章热负荷 PAGEREF _Toc421614600 h 3 HYPERLINK l _Toc421614601 2.1热负荷的统计原理 PAGEREF _Toc421614601 h 3 HYPERLINK l _Toc421614602 2.2热负荷计算方法 PAGERE

5、F _Toc421614602 h 3 HYPERLINK l _Toc421614603 2.3热负荷持续时间 图 PAGEREF _Toc421614603 h 4 HYPERLINK l _Toc421614604 2.3.1热负荷持续时间图 PAGEREF _Toc421614604 h 4 HYPERLINK l _Toc421614605 2.3.2热负荷持续时间原理图 PAGEREF _Toc421614605 h 4 HYPERLINK l _Toc421614606 2.3.3热负荷持续时间图的绘制 PAGEREF _Toc421614606 h 5 HYPERLINK l

6、_Toc421614607 2.4章节总结 PAGEREF _Toc421614607 h 6 HYPERLINK l _Toc421614608 第3章加热解决方案 PAGEREF _Toc421614608 h 7 HYPERLINK l _Toc421614609 3.1热力管道系统和选项 PAGEREF _Toc421614609 h 7 HYPERLINK l _Toc421614610 3.1.1热力管道系统的分类 PAGEREF _Toc421614610 h 7 HYPERLINK l _Toc421614611 3.1.2热力管道系统的选择 PAGEREF _Toc42161

7、4611 h 7 HYPERLINK l _Toc421614612 3.2热力管道系统的布置和敷设 PAGEREF _Toc421614612 h 8 HYPERLINK l _Toc421614613 3.2.1热力管道系统布置 PAGEREF _Toc421614613 h 8 HYPERLINK l _Toc421614614 3.2.2热力管道系统敷设原则 PAGEREF _Toc421614614 h 9 HYPERLINK l _Toc421614615 3.2.3热力管道系统的材料和连接 PAGEREF _Toc421614615 h 9 HYPERLINK l _Toc421

8、614616 3.2.4热力管道系统附件及设施 PAGEREF _Toc421614616 h 9 HYPERLINK l _Toc421614617 3.3热源 PAGEREF _Toc421614617 h 10 HYPERLINK l _Toc421614618 3.4章节总结 PAGEREF _Toc421614618 h 10 HYPERLINK l _Toc421614619 第4章水力计算 PAGEREF _Toc421614619 h 11 HYPERLINK l _Toc421614620 4.1水力计算任务 PAGEREF _Toc421614620 h 11 HYPERL

9、INK l _Toc421614621 4.2水力计算原理 PAGEREF _Toc421614621 h 11 HYPERLINK l _Toc421614622 4.3水力计算示例 PAGEREF _Toc421614622 h 12 HYPERLINK l _Toc421614623 4.3.1一次管网水力计算示例 PAGEREF _Toc421614623 h 12 HYPERLINK l _Toc421614624 4.3.2二次管网水力计算实例 PAGEREF _Toc421614624 h 16 HYPERLINK l _Toc421614625 4.4水压图 PAGEREF _

10、Toc421614625 h 18 HYPERLINK l _Toc421614626 4.4.1水压图的作用 PAGEREF _Toc421614626 h 19 HYPERLINK l _Toc421614627 4.4.2液压图应满足的基本技术要求 PAGEREF _Toc421614627 h 19 HYPERLINK l _Toc421614628 4.4.3绘制水压图示例 PAGEREF _Toc421614628 h 19 HYPERLINK l _Toc421614629 4.5章节总结 PAGEREF _Toc421614629 h 21 HYPERLINK l _Toc42

11、1614630 第5章液压条件 PAGEREF _Toc421614630 h 22 HYPERLINK l _Toc421614631 5.1水力工况基本原理 PAGEREF _Toc421614631 h 22 HYPERLINK l _Toc421614632 5.1.1管网特性曲线 PAGEREF _Toc421614632 h 22 HYPERLINK l _Toc421614633 5.1.2循环水泵流量-扬程特性曲线及其方程 PAGEREF _Toc421614633 h 23 HYPERLINK l _Toc421614634 5.2水力工况分析计算 PAGEREF _Toc4

12、21614634 h 23 HYPERLINK l _Toc421614635 5.2.1管网特性曲线的确定 PAGEREF _Toc421614635 h 23 HYPERLINK l _Toc421614636 5.2.2循环水泵性能曲线的确定。 PAGEREF _Toc421614636 h 25 HYPERLINK l _Toc421614637 5.2.3泵管网组合特性曲线 PAGEREF _Toc421614637 h 25 HYPERLINK l _Toc421614638 5.3液压条件下的稳定性 PAGEREF _Toc421614638 h 26 HYPERLINK l _

13、Toc421614639 5.4章节总结 PAGEREF _Toc421614639 h 27 HYPERLINK l _Toc421614640 第6章操作调整 PAGEREF _Toc421614640 h 28 HYPERLINK l _Toc421614641 6.1运营调整表 PAGEREF _Toc421614641 h 28 HYPERLINK l _Toc421614642 6.2操作原理 PAGEREF _Toc421614642 h 28 HYPERLINK l _Toc421614643 6.3运行调优示例 PAGEREF _Toc421614643 h 30 HYPER

14、LINK l _Toc421614644 6.4章节总结 PAGEREF _Toc421614644 h 31 HYPERLINK l _Toc421614645 第7章管道热补偿与应力计算 PAGEREF _Toc421614645 h 32 HYPERLINK l _Toc421614646 7.1热补偿 PAGEREF _Toc421614646 h 32 HYPERLINK l _Toc421614647 7.1.1热补偿设计原则 PAGEREF _Toc421614647 h 32 HYPERLINK l _Toc421614648 7.1.2热伸长率的计算 PAGEREF _Toc

15、421614648 h 32 HYPERLINK l _Toc421614649 7.1.3补偿器选择 PAGEREF _Toc421614649 h 32 HYPERLINK l _Toc421614650 7.2管道应力计算 PAGEREF _Toc421614650 h 33 HYPERLINK l _Toc421614651 7.2.1管道理论壁厚计算 PAGEREF _Toc421614651 h 33 HYPERLINK l _Toc421614652 7.2.2热管固定支吊架间距 PAGEREF _Toc421614652 h 33 HYPERLINK l _Toc4216146

16、53 7.2.3活动支架的计算间距 PAGEREF _Toc421614653 h 34 HYPERLINK l _Toc421614654 7.3章节总结 PAGEREF _Toc421614654 h 34 HYPERLINK l _Toc421614655 第8章换热站 PAGEREF _Toc421614655 h 35 HYPERLINK l _Toc421614656 8.1换热站简述 PAGEREF _Toc421614656 h 35 HYPERLINK l _Toc421614657 8.2换热站设计原则 PAGEREF _Toc421614657 h 36 HYPERLIN

17、K l _Toc421614658 8.3换热站布置要求 PAGEREF _Toc421614658 h 36 HYPERLINK l _Toc421614659 8.4章节总结 PAGEREF _Toc421614659 h 36 HYPERLINK l _Toc421614660 第9章设备和配件选择 PAGEREF _Toc421614660 h 37 HYPERLINK l _Toc421614661 9.1热交换器 PAGEREF _Toc421614661 h 37 HYPERLINK l _Toc421614662 9.2热网循环水泵 PAGEREF _Toc421614662

18、h 38 HYPERLINK l _Toc421614663 9.3补给水泵 PAGEREF _Toc421614663 h 39 HYPERLINK l _Toc421614664 9.4补给箱 PAGEREF _Toc421614664 h 40 HYPERLINK l _Toc421614665 9.5集成水处理器 PAGEREF _Toc421614665 h 41 HYPERLINK l _Toc421614666 9.6去污装置 PAGEREF _Toc421614666 h 42 HYPERLINK l _Toc421614667 9.7章节总结 PAGEREF _Toc4216

19、14667 h 42 HYPERLINK l _Toc421614668 第10章管道的绝缘与防腐 PAGEREF _Toc421614668 h 43 HYPERLINK l _Toc421614669 10.1管道保温防腐原理 PAGEREF _Toc421614669 h 43 HYPERLINK l _Toc421614670 10.2管道保温防腐计算 PAGEREF _Toc421614670 h 43 HYPERLINK l _Toc421614671 10.2.1绝缘厚度计算 PAGEREF _Toc421614671 h 43 HYPERLINK l _Toc421614672

20、 10.2.2散热损失计算 PAGEREF _Toc421614672 h 44 HYPERLINK l _Toc421614673 10.2.3管道防腐 PAGEREF _Toc421614673 h 45 HYPERLINK l _Toc421614674 10.3章节总结 PAGEREF _Toc421614674 h 45 HYPERLINK l _Toc421614675 结论 PAGEREF _Toc421614675 h 47 HYPERLINK l _Toc421614676 参考文献 PAGEREF _Toc421614676 h 48 HYPERLINK l _Toc421

21、614677 至 PAGEREF _Toc421614677 h 50 HYPERLINK l _Toc421614678 附录1区域供热热负荷统计 PAGEREF _Toc421614678 h 51 HYPERLINK l _Toc421614679 附录2水力计算表 PAGEREF _Toc421614679 h 55 HYPERLINK l _Toc421614680 附录3泵送样品 PAGEREF _Toc421614680 h 62 HYPERLINK l _Toc421614681 附录4套筒补偿器规格表 PAGEREF _Toc421614681 h 65 HYPERLINK

22、l _Toc421614682 附录5板式换热器样品 PAGEREF _Toc421614682 h 66第一章简介1.1 概述中国社会进入小康水平，温饱问题“不知不觉”得到解决。这样，人们的注意力自然会转移到居住环境的改善上。环境的控制取决于四个主要因素：温度、湿度、空气清洁度和风速。对于北方地区来说，温度的变化非常重要，接连不断的供暖工程应运而生。供热工程主要分为网（楼宇供热工程）和外网（集中供热工程）两个层次。虽然一些具体的设计和计算原理不同，但系统的分组是相同的，即：热源（热媒制备） 、热网（热媒输送）和热用户（热媒利用） 。而一般水力计算特点是根据比摩擦阻力的控制（以及流量的控制）来

23、实现管径的选择。中国的供暖行业始于1950 年代，当时它以联合供热技术为基础。经过前人在环保（采暖、通风、空调）建设方面的辛勤努力，最终形成了适合我国国情的采暖通风空调设计规范 （GBJ 19-87） 1987年颁布。其中，采暖室外计算温度和热负荷的确定计算方法和原则不逊于先进国家。但是，应该看到，我国科学研究的理论水平很高，但与之相匹配的具体实际工作还不到位。这也是我们建环人未来努力发展的方向 1 。1.2设计目的及意义1.2.1设计目的主要目的是让我们象牙塔中的学生以一种理想的状态投入到实际工作中。更强调思维工程的培养。理论联系实际的能力进一步加强。 “文能专心研究，武能精工细作”。为了更

24、好地锻炼自己的设计能力，应广泛查阅与环境建设相关的设计规范、图集手册等专业资料。在设计过程中，我也体现了自己的小想法，采用了一些非传统的设计模式。所谓创新，应该从小处着手。1.2.2设计意义_从宏观上看，分析有以下三个方面：1、经济效益：集中供热系统热容量大，热效率高，可大大降低供热设计和运行管理成本，为国家节能减排做出巨大贡献。2 、环境效益：集中供热系统不仅可以提供稳定可靠的高档能源，而且有利于美化城镇。可以显着提升小镇的整体形象，在某种意义上实现人与自然的和谐共生。3、社会效益：与分散供热系统相比，集中供热系统的结构非常简单和优化，可以有效利用城市有效空间，大大提高了社会管理水平。1.3

25、自然地理概述是中国能源和重工业基地之一。该站地理坐标为东经112 33 ，北纬3747 。海拔778.3 m。该地位于寒带B区，属北温带大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温10.0 ，最大冻土深度72厘米。供暖日期为11.06 03.26 ，共141天。1.4项目概述本设计是针对某师范院校的集中供暖热水管网设计。校园构成多样，以教学楼和住宅楼为主体，还有少量的商业楼和医院。建筑面积： 1321119 m采暖热负荷： 76 730kw第 2 章 热负荷的热负荷是供暖系统设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统选项的选择。系统热负荷的大小和性质是供热规划和设计的最重要依据。热负荷的科学

26、准确性直接关系到节能的根本成败。2.1 热负荷的统计原理因为是集中供暖系统的初步设计，所以没有更准确的建筑热负荷数据。根据城市供热管网设计规定：在没有建筑设计热负荷数据时，可对各种热负荷采用粗略计算法。具体分为体积热指数法或面积热指数法。对于体积热指数法，虽然物理概念清晰明了，但建筑面积热指数法的计算非常简单，是国外常用的一种方法，因此本设计采用了这种方法。并在总结我国多台单位建筑热负荷理论计算和实测数据的基础上，我国城市供热管网设计规范（CJJ34-2010 ）给出了供热区热指数推荐值。2.2 热负荷计算方法集中供热热负荷主要由采暖设计热负荷、通风设计热负荷、生活热设计热负荷和生产过程热负荷

27、组成。它加热同一个房间为突出主要问题，本设计热负荷仅采用采暖热负荷。采暖热负荷是城市集中供热系统中最重要的负荷，其设计热负荷占总设计热负荷（不包括生产过程用热）的80%-90%以上。指数计算4 ，如公式（ 2.1 ） ：(2.1)其中供暖的设计热负荷， ；的建筑面积；- 加热热指数， ； IE供热设计热负荷。推荐值见表2.1 ；表2.1加热和发热指标推荐值（ ）建筑类型住宅综合住宅区医院托儿所旅馆店铺无节能措施58646067658065706580采取节能措施40454555557050605570注 1 表中数据适用于东北、华北和西北地区。2热指数包括管网热损失的5%。由于该小区为新建小区

28、，采用了较好的节能措施，因此采用上表推荐的节能措施供热指标进行计算5 。用户（学生公寓）为例。建筑面积36000 m 2 ，按住宅计算的热指数为45 W/m 2 ，因此采暖热负荷=1620000W=1620kW。供热设计热负荷计算结果见附录1。2.3 热负荷持续时间图在供热工程的规划设计过程中，需要绘制热负荷持续时间图。其特点是热负荷不按出现时间排列，而是按其值的大小排列。2.3.1热负荷持续时间图的意义通过绘制热负荷持续时间图，可以清晰地展示不同大小热负荷在整个采暖季的累计热耗，以及在整个采暖季总热耗中的占比，这对于城市来说非常重要。集中供热规划方案。在进行技术经济分析时具有重要意义。热负荷

29、持续时间图原理热负荷持续时间图需要有热负荷随室外温度变化曲线和室外温度变化规律的数据来绘制。与室外温度的加热热负荷：首先求出一定室外温度下的制热热负荷，如公式（ 2.2 ）(2.2 )式室外温度下的制热热负荷，W；采暖设计热负荷，W；-一定的室外温度，C；室外采暖计算温度，；房间计算温度为18。采暖热负荷持续时间图公式，如公式（2.3 ）：N5 _ _= ( 2.3)5 300 ，最大控制比摩擦应小于300 Pa/m。根据总和= 226.7 t/h，通过宏业水力计算器得到支管2对应的管径、比摩擦阻力和流量DN =500mm； R=42.63Pa/m； v=1.528m/s 。参考文献 8 中的

30、表6-1可以得到支路2局部电阻的等效长度，我们可以得到：DN 300三通1 2 12.6m阀门 DN 300 2 x 3.36m当地等效长度为 L d = 19.32 m支管换算长度 2 L zh = 19.32 + 35.0 = 54.3 m支路 2 的压力损失= 9236 Pa由于9236Pa35839Pa ，为保证管路压力正常，应设置调节阀分压。同理，可以计算出支线的剩余段。确定其管径和压力损失。管段局部阻力见表4.3 ，管径和压力损失计算结果见表4.4 。支线局部电阻等效长度计算表管号弯头（单缝焊接）球座阀门减速器套筒（管）补偿器棒1118.1直通 113.914.1711.438.3

31、4棍子 2分支 112.623.36表4-4 一次管网支线水力计算表管号计算负载 Q (kW)计算流量 G (t/h)管长 L (m)公称直径DN (mm)流速 v (m/s)比摩擦力 R (Pa/m)等效长度 L d (m)换算长度 L zh (m)压力损失P (Pa)主网支管计算表棒124491.6351.0728.53001.35563.5262.59791.150247棍子 215818.0226.735.02001.774170.0319.3254.392364.3.2二次管网水力计算实例二级管网的水力计算与一级管网的水力计算基本相同。主要区别在于：二次网属于块状，其经济比摩擦阻力为

32、60-100Pa / m ；计算沿途阻力损失的估计比），设计延迟比设置为0.3。图4.2二次管网3号热站水力计算示意图1.最不利线的计算Trunk 1：将流量计算为每个热点用户的流量之和吨/小时用宏业水力计算器求出二次管网主干1对应的管径、比摩擦阻力和流量。DN =350mm； R=93.41Pa/m； v=1.816m/s 。管段主干1换算长度=102.1 (1+0.3 ) = 132.8m管段干线1压力损失=12401Pa同样的算法可以确定二次管网各干线的管径和压力损失。主线管径和压力损失计算结果见表4.5 。表 4 53号火电站二次管网水力计算表管号计算负载 Q (kW)计算流量 G (

33、t/h)管长 L (m)公称直径DN (mm)流速 v (m/s)比摩擦力 R (Pa/m)等效长度 L d (m)换算长度 L zh (m)压力损失P (Pa)累积损失 P (Pa)二次网3号热站计算表（经济比摩擦阻力为60100Pa/m）后备箱 115818.0680.2102.13501.81693.4130.6132.81240175039后备箱 29840.0423.1139.43001.60290.6441.8181.21642062638后备箱 38220.0353.5141.93001.33863.3642.6184.41168646218后备箱 46840.0294.152.

34、82501.610115.4715.868.6792034532后备箱 55820.0250.395.52501.37083.7228.7124.21039626612后备箱 63720.0160.0102.12001.22883.4830.6132.81108416216后备箱 73180.0136.764.62001.05061.1119.484.0513251322 、支线水力计算分支1（编号62 ）为例，计算二次网络的分支线。1的资金压力为：帕假设局部阻力损失与沿线损失的估计比= 0.2 ，则比摩擦阻力应大致控制为：帕/米由于38.7400 ，控制比摩擦只需在38.7 Pa/m 左右。

35、根据总和= 23.2 t/h，通过宏业水力计算器得到支管2对应的管径、比摩擦阻力和流量DN =100mm； R=34.0Pa/m； v=0.747m/s 。依次计算二次网络各支线段；水力计算见表 4.6 。二网3号换热站支线水力计算表管号计算负载 Q (kW)计算流量 G (t/h)管长 L (m)公称直径DN (mm)流速 v (m/s)比摩擦力 R (Pa/m)等效长度 L d (m)换算长度 L zh (m)压力损失P (Pa)棒1540.023.234.01000.74778.1010.244.13447棍子 22100.090.36.01251.902380.811.87.82970

36、棍子 31020.043.984.51001.411276.3725.3109.830356棍子 41380.059.341.91251.250165.0412.654.48984棒 51620.069.767.61251.467227.0920.387.819948棒 65978.0257.184.72001.973214.7125.4110.123639其他换热站下二次管网水力计算表见图1 。4.4 水压图热水管网的设计和运行，系统各点的压力大小和分布，常以水压图的形式表示。如采暖区的地形、与室外热力管网相连的各个用户机房系统的高度、循环泵的扬程以及整个管网和用户系统的压力损失等，都直接影

37、响到室外热力管网的压力损失。水压图的变化。4.4.1水压图的作用绘制水压图可以更全面地反映热网和各热用户的压力状况，确定实现的技术措施。在运行过程中，通过热水管道的实际水压图，可以全面了解整个系统在调整过程中或发生故障时的压力状态，从而找到关键矛盾，采取必要的技术措施，确保管网安全。安全操作。绘制液压图应满足的基本技术要求年热水供暖系统运行或停止时，系统热介质的压力必须满足以下基本技术要求：1、管网最高点的水不会汽化，应有3050kPa的富压6 。当水温超过100 时，压力不应低于水温下的汽化压力和剩余压力之和。水温100150 时的汽化压力见表4.7。表 4.7 不同水温下的汽化压力水温/

38、100110120130140150汽化压力/kPa045.08100.94172.48263.62378.282、低点用热设备不得损坏。目前我国散热器的内容压力如下：铸铁散热器0.4MPa；钢管散热器1.0MPa；钢板换热器0.50.8Mpa 。3、循环水泵工作时，供水管网各点压力应满足上述要求。4、循环水泵工作时，回水管网任意一点的压力不应低于50kPa，且不应超过与用户直接相连的系统的内容压力值。5、供回水管网的压差应满足用户系统要求的压头或设备阻力损失。常用设备所需压头的推荐值为2 ：水-热水器系统100kPa；加热系统20kPa；去污装置的阻力为10150kPa。4.4.3水压图示例

39、本例以二级网3号热站为例。绘制方法有两种：根据给定的比摩擦阻力值和局部阻力的比例，确定一个平均比压降，即确定回水管动水压的斜率，初步绘制动水回油管压力线；知道热水管网的水力计算结果，可以根据各管段的实际压力损失确定回水管的动态水压线。本例使用第二个。1、首先画出OX和OY坐标轴，OX横坐标代表距离m ， OY纵坐标代表高度m，O点为循环水泵进水高度。然后，在地图上标出建筑物与直线段和换热站分段段的距离、地面标高和建筑物高度，水压如图4.3所示，详细图纸见在图纸 RS-07中。2、静水压力线 （地面标高+建筑物最高标高+汽化压力+富油压力）最大。地面设置为平坦，标高为0；最高建筑为56号用户（图

40、书馆） ，标高30m ；二级管网水温80，汽化压力0；剩余压力为3-5 m。因此静压线为35 m。回水管动态水压线为n段管道的压力损失；为第n条管道的压力损失；取静水压力线的高度。例如干线1管段的压力损失为1.24m ，则干线1与支管6的交点高度为35 +1.24=36.24m ；主干2管段压力损失为1.64m，因此主干2与支管5的交点高度为36.24+1.64 =37.88m 。其余的以此类推。4 、最不利用户资金压力差（用户部门阻力）为5-10m 。本次设计中最不利的用户是59号（医学教学楼）的资本压力差，为6m。5 、给水管动态水压线的计算方法与回水管相同（设给回水压降相等） 。用户水压

41、最不利上限为起点48.5m 。最后加起来。6 、本设计站损仅包括热水器（ 10m ）和供暖系统（ 2m）共12m。图4.3 3号火电站水压图示意图4.5 章节总结自然科学通过数学规律完美反映现实生活规划的工具。水力计算是所有供热工程后续工作的科学依据。因此，合理、科学的水力计算，值得每一位建环人不懈的追求。支管网和环管网的具体计算程序不尽相同。本设计仅体现支管网的设计方法。这在实际工程中是远远不够的，为此我们必须增加对环形管网的学习。第五章水力条件水力条件的基本原理5.1.1 管网特性曲线在供热管网中，水流状态多处于阻力平方区。因此，流体的压力损失和相关流量遵循二次幂关系。如公式5.1。(5.

42、1 )式中管网计算管道的压降，Pa；管道水流量管网计算，m/h；网络计算管道，Pa/(m/h) 2 ；的比摩擦阻力，Pa/m；, 管网计算管道长度与当地阻力等效长度，m。热水管网可以认为是一个回路，由许多串联和并联的管道组成。串联管道，总阻抗是串联管道阻抗的总和，如公式 ( 5.2 )中所示。(5.2 )式中串联管道的总阻抗；每个系列管道的阻抗。在并联管道中，总阻抗的平方根倒数是并联管道阻抗的平方根倒数之和，如公式 ( 5.3 )所示。(5.3)式中并联管道的总阻抗；每个并行管道的阻抗。根据上述计算方法，可以依次计算出整个热水管网最不利回路的总阻抗值。因此，热网最不利回路的总电阻为。5.1.2

43、循环水泵水头特性曲线及其方程热网中循环水泵的流量与扬程之间的函数关系可以表示为 ，一般泵的实际特性曲线由泵制造商提供。为了定量分析供热系统水力条件的变化，可以用代数方法来描述。本次采用插值法建立特征曲线方程。从制造商的样品中读取几组流量和扬程数据。交通数据为：对应的流量是：根据上述数组，采用差分法得到流量和扬程的代数方程如公式（5.4 ）：(5.4 )式中循环水泵的流量；-循环水泵的扬程；- 性能曲线的相关系数。当样本数据个数n=3时，通过拉格朗日二次插值公式得到公式(5.4 )的系数：水力工况分析计算管网特性曲线的确定本次以3号换热站（热电站）二次管网为例进行计算。根据运行工况下的流量和压降

44、，得到管网主管（包括给水和回水管）和各热用户（支线）的阻抗S。流程图如图5.1所示。到 59 个用户（中继 7 ） 。已知流量为136.7 m/h（热水密度设为1000 kg /m） ，压力损失为5132 Pa，根据公式（5.1 ）=0.27 Pa/ ( m/h )图 5.1 3 号热站用户流程图同理，可以得到主管和各热用户的阻抗S，结果如表5.1所示。表5.1网络阻抗计算表网络中继后备箱 1后备箱 2后备箱 3后备箱 4后备箱 5后备箱 6后备箱 7压力损失P(Pa)124011642011686792010396110845132流量 V (m/h)680.2423.1353.5294.1

45、250.3160136.7阻抗 SPa/(m/h)0.030.090.090.090.170.430.27热用户56 (6)58家（5家分店）57（4支）60（3支）61（2个分店）62（1个分店）59压力损失P(Pa)2363919948898430356297034475132流量 V (m/h)257.169.759.3143.910.323.2136.7阻抗 SPa/(m/h)0.364.112.5515.7528.006.400.27管道的总阻抗 S 。计算最远点，再依次计算前次计算得到总阻抗。根据，用户 59 和用户62 是平行的，所以S = 0.1858 。用户59 和用户 62

46、的总阻抗与干线6 串联，根据 。所以=0.6185 。反复应用方程( 5.2 )和( 5.3 )求管道的总阻抗，S = 1.064 。管网特性曲线为Pa或m 。5.2.2循环水泵性能曲线的确定。第一工业泵厂12 Sh-13 的样本数据。请参见图5.1 。交通数据为：对应的流量是：图 5.1 水泵标准性能数据图代入式( 5.4 )，得到循环水泵的性能曲线m5.2.3泵管网组合特性曲线关节特性曲线如图5.2 所示。图 5.2 关节特性曲线A、 C点为管网中单台循环水泵的状态点，B 、 D点为管网中两台并联泵的状态点。 A点的状态点为( 588.514,36.851 ) ， B点的状态点为( 631

47、.819,42.472 ) ， C点的状态点为( 780.016,32.368 ) ， D点的状态点为( 868.642,40.141) ) .调整管网阻抗和泵的运行状态后，最佳工作点（837.28 0 , 34 .000 ）可以在ABCD之间。用来满足操作需要。水力条件的稳定性提高热网的水力稳定性：1、相对降低管网主管的压力损失。所谓降低主管压力损失，就是适当增加主管的直径，即选择比摩擦阻力较小的。增加靠近热源的主管直径对提高水力稳定性有非常明显的作用。2、相对增加用户系统的压力损失。增加用户系统的压力损失主要是安装高阻力小口径的阀门、调节阀等。5.4 章节总结的创新思想还体现在以章节的形式

48、单独呈现水力工况。水力工况分析将为我们及时处理管网反馈的信息，大大提高处理管网和泵类问题的效率。也为实际运行监控设置提供了依据。提供了与确定组合净泵运行的最佳运行点的选择相关的解决方案。这也是理论与实践之间的重要纽带。这对热水采暖系统的设计和运行管理具有指导意义。第六章 经营调整运行调整是对供热系统的流量、给回水的温度等进行及时、地点的调整，以适应热负荷的变化。6.1 运行调整表该设计仅涉及加热热负荷。一般来说，地方规制大致可分为三种：集中规制、地方规制和个别规制。不过这次的设计是针对集中供暖的，再次细分：1 、水量调节改变管网循环水量（很少单独使用） ；2、水质调节改变网络的水温；3 、分阶

49、段改变流程的质量调节；4.间歇性调整改变每天的供暖小时数；5、质量-流量调节-同时改变管网供水温度和流量。由于设计地点位于省市，采用质量调整的方法。6.2 操作调整原理热平衡方程：(6.1 )供热： （6.2 ）放热： (6.3 )热负荷： (6.4 )其中建筑物的供暖设计热负荷，W；计算的采暖外温度下散热器放出的热量，W；在计算的采暖外温度下，热水管网向供热用户输送的热量，W；建筑物的容积采暖热指数，即室外温差为1时建筑物外部容积每m的耗热量，W/m；-建筑物的外部体积，m；室外采暖计算温度，；加热室的计算温度，C；进入供热用户的供水温度，；供热用户回水温度，；散热器热煤平均温度，；供热用户

50、循环水量，kg/h；热水的质量比热， = 4187J /kg；设计工况下散热器的传热系数，W/；散热器的散热面积， m2 。散热器的发热系数有以下形式。对于整个供暖系统，其近似值为： ，因此公式（ 6.3 ）可改写为：(6.5 )运行调整时，设置相对热负荷比和相对流量比，即：(6.6 )(6.7 )结合上面的公式，我们可以得到：(6.8 )对于搅拌装置直连热水供暖系统，将补充条件=1代入式( 6.8 ) ，可得到调质的供回水温度计算公式。(6.9 )(6.10 )式中用户散热器设计平均温度的计算温差，；设计供回水温差，。6.3 运行调优示例本设计为热水加热系统，水温为80C/60C。位置，暖气

51、外的计算温度是-10.1C。所以=52 ； =20 ；=0.77 ; =18 。根据公式（ 6.9 ） ， （ 6.10 ），我们得到水质调节水温调节曲线如图6.1所示。图 6.1 供暖质量调节水温调节曲线的调节温度见表6.1。表6.1 直连热水供暖系统供热网水温（ ）供暖质量调节系统形式和设计参数0.20.30.40.50.60.70.80.91.0没有水混合80/6035.141.647.753.559.164.569.874.980.031.135.639.743.547.150.553.856.960.06.4 章节总结运行调整是对管网实际运行情况进行实时、动态的控制和调整。也是为实际

52、工程的节能做准备。这方面看似简单，但实际的运行机制却值得研究。第7章管道热补偿与应力计算设计热管时必须考虑到。为了使管道在热态下稳定安全，减少管道热胀冷缩产生的应力，必须考虑管道受热时的热伸长率进行补偿。应力计算是根据管道的应力确定管道的尺寸，以确保设计的供热管道安全、可靠、经济。7.1 热补偿7.1.1热补偿设计原则1、首先要从管线布置上考虑自然补偿。2 、要考虑管道的冷密性。3 、当以上两种情况均不能满足管道热伸长补偿要求时，必须使用补偿器。7.1.2热伸长率计算的热伸长率按公式7.1计算：(7.1 )式中管道的热伸长率（cm）；-计算管道长度（米） ；管道线膨胀系数 cm/ (m C)

53、，见表( 6-1 ) 2 。本设计采用 Q235-A-管道介质温度（ C ） ；-管道设计安装温度（ C ） ，最好为20C 。以主网主线1为例： =500.612.40 （130-20 ） = 68.3cm7.1.3补偿器选择由于新型套筒补偿器克服了旧套筒补偿器易泄漏、维修频繁、推力大等缺点，保留了原套筒补偿器补偿量大、设计施工安装方便、投资少的特点。因此，初级网采用航空机械厂生产的GSJ柔性石墨作为密封填料的补偿器。有关套筒补偿器的规格表，请参见附录 4 。以一次网干线1为例： GSJ型双节补偿器补偿量为400mm =40cm，故选用两个套筒补偿器。图 7.1 套筒补偿器7.2 管道应力计

54、算7.2.1管道理论壁厚计算受压直管壁厚按式（7.2 ）计算(7.2 )其中管道的计算壁厚（ mm） ；设计压力（ MPa） ；管道外径（ mm ） ；钢管在设计温度下的许用应力（ MPa ） ，Q235-A在130时为113 ；- 焊接接头系数，无缝钢管为1.00 ；系数，对于482 钢管， =0.4 。以树干1为例： =3.26mm 。7.2.2热管固定支吊架间距详见表7.1 2 ：表 7.1 热管固定支架间距表补偿器形式管道铺设方法公称直径/mm40506580100125150200250300350400450500套筒补偿器架空和沟渠707070858585105105120120

55、1401401407.2.3活动支架的计算间距详情见表7.2 10 ：表 7. 2热管活动支架间距表公称直径DN (mm)506580100125150200250300350400450500600活动支架计算距离（米）66689101212151515151515绝缘层厚度（mm）80808090901001001101101101201201201207.3 章节总结热补偿一定是我们比较关注的一个大问题。由于对热补偿认识不足，悲剧事件的例子比比皆是。这也从结构层面保证了热网的稳定性。同理，管道的受力计算也是为了更合理的布置支吊架，在保证结构稳定性的前提下减少了建设成本的投入，非常经济。第

56、8章换热站为供应工业和民用建筑采暖、通风、空调、生产、生活所需的热水，通常采用能改变载热体种类和改变载热体热性能参数的换热设备和站房。设置 。8.1换热站简介次设计的换热站由水-水板式换热器、循环水泵、水箱、补给水泵、去污装置、水处理装置及相应的自动控制设备组成。其工作过程如下：市政管网一次网中的高温水通过除污装置进入板式换热器，与二次网中的低温水进行热交换，从而对一次网进行转换。成低温水返回市政管网，进行二次管网改造。供高温水进入热用户；二次网的低温水和经过水处理并恒压补充的补给水通过除污装置，由循环水泵提供压力进入板式换热器。其流程形式如图8.1所示图 8.1换热站流程示意图8.2换热站设

57、计原则换热站的设计必须遵循国家节能政策及相关法规和安全法规，合理、科学地选用成熟先进的换热设备。2 、以高温热水为热源时，系统配备水-水热交换器。推荐使用板式换热器 6 。3、换热站一般布置24台换热器，无需备用。4 、循环水泵24台，无需备用。5 、板式换热器对水质要求高，主要是防止板面结垢。6、供水水箱的有效容积应满足意外用水所需的容积。水泵1-2台，需备1台。8.3换热站布置要求一、换热站布置要求1）换热站通常设在底层或单层房间。多层建筑可以设置在专用地下室或中间楼层。土建设计按建筑设计防火规范 GB 50016-2006的规定执行。2)门、窗、墙体、层压板、屋顶、设备基础应满足隔音要求

58、。详见工业企业噪声控制设计规范 GB/ T50087-2013 。3 ）换热站净高不小于2.7m 。2 、设备布置要求1）换热器与墙体距离不小于0.7m 。2 ）水泵的基础应高出地面0.1m。8.4 章节总结热交换站（热电站）是进行能量转换的重要场所。换热站的布置和内部设备的布置都影响节能的实际效果和维护的复杂程度。它是集中热量调节的关键。换热站的设计也很考验设计师的设计能力，很有艺术感。第九章设备及配件选择设备选型的科学合理决定了节能工作的成败。本设计以3号换热站（热电站）为例进行选型。9.1热交换器3号换热站Q=15818kW1.传热=18562kW其中是用户的总热负荷（包括0.1到0.2

59、的热损失）；换热器系数，一般为0.96 0.99 。2. 流量， =797.4t/h ， =265.8t/h其中是二级管网水流量；是主网的水流量；， 为一次或二次电网的供回水温度，130/70 ， 80/60。3 、换热器有效换热面积=195.6 m 2中为传热面的结垢修正系数0.7 1.0；为2500 5000 W/( K)的传热系数；对数平均温差= 27.91 。若采用三台换热器，应保证每台换热器的流量797.4/3 =265.8t/h。换热面积应保证195.6/3 = 65.2 。4.换热管管径= 216.73mm其中水的比容0.001 m/kg ；-管道中水的流速为 1 至2.5 m/

60、s。换热设备制造的3台BR08A板式换热器。外形如图9.1所示，具体参数见附录5 。图 9.1 BR08A 板式换热器9.2 热网循环水泵1、循环水量=837.28t/h其中， 1.05管网渗漏系数，, 为水温对应的比热容（通常视为相等）；, 供回水温度，80/60 。2.水头=33mH 2 O其中换热站的压力损失为10-15m ；管网最不利线路的供回水压力损失，按水力计算， 7.5 2m ；最不利用户的压力损失，取6m 。从水压图上读取68-35 =33m 。选用第一工业泵厂12Sh-13单级双吸离心泵，2台。外形如图9.2所示，具体参数见附录3 。图9.2 Sh型单级双吸离心泵9.3 补给